Момент сопротивления качению колеса в ведомом режиме при прямолинейном движении

Во время прямолинейного движения эластичного колеса по твердой недеформируемой дороге подведенная к нему энергия расходуется на преодоления трений в резинокордовой оболочке, в резине протектора и в контакте колеса с опорной поверхностью. Эти три трения вызывают гистерезисные явления (потери) в шине.

Если колесо неподвижно, тогда нормальные реакции опорной поверхности симметричны относительно оси, проходящей через центр колеса, а следовательно их равнодействующая R_z проходит через центр колеса точку О (см. рис.3.2а )

Если приложить к колесу толкающую силу Р_тол, то при его движении из-за гистерезисных потерь в шине нормальные реакции опорной поверх-ности несимметричны. Эта несимметричность вызыва-ет смещение равнодейст-вующей нормальной реакции R_z по ходу движения на величину «а» (см. рис. 3.2.б).

. Рис.3.2 Схема сил и реакций, действующих на колесо.

Смещение равнодействующей нормальных реакций относительно центра колеса вызывает момент, который определяется по формуле

М = R_z a .

Разделим правую и левую часть полученной зависимости на радиус колеса. Тогда имеем

.

Безразмерную величину назвали коэффициентом сопротивления качению и обозначили f. Частное от деления момента на радиус колеса назвали силой сопротивления качению и обозначили Р_f .

В этом случае имеем

,

где Р_f – cила сопротивления качению в Н.

Окончательно сила сопротивления качению запишется

,

где R_z – нормальная реакция опорной поверхности в Н.

На горизонтальной дороге R _z = G _к ,

где G _к – нагрузка на колесо в Н.

Если опорная поверхность имеет угол уклона , тогда равнодействующая нормальных реакций равна ,

а сила сопротивления качению Р_f запишется Р_f = .

Момент сопротивления качению на дороге, имеющей уклон, равен

М_f= .

В полученной зависимости особый интерес представляет коэффициент сопротивления качению f, которыйзависит от целого ряда факторов. При этом основными из них являются:

- вид и состояние опорной поверхности. Минимальное значение коэффициент f имеет на асфальтобетонной сухой дороге. Его значение для тороидных шин и шин регулируемого давления при номинальном давлении воздуха находится в пределах 0,01…0,02;

- тип и конструктивные параметры шины. Минимальное значение коэффициент f на сухой асфальтобетонной дороге имеет для шин с металлокордом (f= 0,01) и максимальное (f=0,02) для шин с регулируемым давлением;

- скорость движения. С увеличением скорости движения из-за дополнительной деформации тела шины при ударах и колебательных процессах происходит увеличение затрат энергии на преодоление сопротивления качению шины. Увеличение коэффициента f, вызванное скоростью движения, учитывается эмпирической зависимостью

, (3.1)

где V – скорость движения колеса в м/с;

f₀ – коэффициент сопротивления качению при скорости, равной нулю.

Кроме этих факторов, на величину коэффициента f влияют: степень износа протектора, температура шины, количество и материал слоев корда, качество применяемой резины, геометрические параметры шины, давление воздуха и др. Однако влияние этих факторов менее существенно по сравнение с выше

перечисленными и как правило их влиянием пренебрегают.